Chiffrement asymétrique
Le chiffrement asymétrique repose sur des paires de clés publiques et privées. C'est le principe mathématique qui rend PGP inviolable.
Définition
Le chiffrement asymétrique (aussi appelé cryptographie à clé publique) est une technique cryptographique inventée dans les années 1970 qui repose sur l'utilisation de deux clés mathématiquement liées mais différentes.
Cette technique est à la base de la plupart des systèmes de sécurité numérique modernes : PGP, HTTPS (sécurité des sites web), signatures numériques, chiffrement de bout en bout des messageries.
Le chiffrement asymétrique se distingue du chiffrement symétrique classique, où la même clé sert à chiffrer et à déchiffrer.
Le principe fondamental
Dans un système de chiffrement asymétrique, chaque utilisateur possède deux clés mathématiquement liées.
La clé publique peut être partagée librement avec n'importe qui. Elle sert uniquement à chiffrer les messages destinés au propriétaire de la clé. Une fois qu'un message est chiffré avec une clé publique, seule la clé privée correspondante peut le déchiffrer.
La clé privée reste secrète, sur l'appareil de l'utilisateur. Elle seule permet de déchiffrer les messages qui ont été chiffrés avec la clé publique correspondante. Elle ne doit jamais être partagée.
L'astuce mathématique est que malgré leur lien mathématique, il est impossible de retrouver la clé privée à partir de la clé publique. Même en connaissant la clé publique, un attaquant ne peut pas déduire la clé privée qui permet de déchiffrer.
Le fondement mathématique
Le chiffrement asymétrique repose sur des problèmes mathématiques dits "à sens unique" : des opérations faciles à effectuer dans un sens, mais mathématiquement impossibles à effectuer dans l'autre sens avec les technologies actuelles.
L'algorithme RSA (le plus utilisé) repose sur la difficulté de factoriser de grands nombres entiers en produits de nombres premiers. Il est facile de multiplier deux grands nombres premiers pour obtenir leur produit. Il est mathématiquement impossible, avec les ordinateurs actuels, de retrouver ces nombres premiers à partir de leur produit si celui-ci est suffisamment grand.
Les courbes elliptiques (ECC) utilisent des propriétés géométriques particulières pour offrir un niveau de sécurité équivalent avec des clés plus courtes. Elles sont de plus en plus utilisées dans les systèmes modernes.
Ces problèmes mathématiques sont ce qui garantit la solidité du chiffrement asymétrique. Casser un chiffrement RSA à 2048 bits ou plus prendrait des millions d'années à l'ensemble de la puissance de calcul mondiale actuelle.
L'histoire du chiffrement asymétrique
Le chiffrement asymétrique a été inventé dans les années 1970, révolutionnant la cryptographie qui reposait jusque-là uniquement sur des systèmes symétriques.
1976, Whitfield Diffie et Martin Hellman publient un article fondateur, "New Directions in Cryptography", qui introduit le concept théorique de la cryptographie à clé publique.
1977, Ron Rivest, Adi Shamir et Leonard Adleman développent l'algorithme RSA au MIT. C'est la première implémentation pratique du chiffrement asymétrique.
1991, Phil Zimmermann publie PGP (Pretty Good Privacy), le premier logiciel de chiffrement asymétrique accessible au grand public.
Depuis, le chiffrement asymétrique est devenu la base de la sécurité numérique moderne. Des milliards de connexions HTTPS l'utilisent chaque jour, sans que la plupart des utilisateurs ne s'en rendent compte.
L'application dans PGP
PGP utilise le chiffrement asymétrique pour permettre à des utilisateurs qui ne se sont jamais rencontrés physiquement de communiquer en toute confidentialité.
Le processus est le suivant :
- Chaque utilisateur génère localement sa paire de clés (publique + privée)
- Il partage sa clé publique avec ses correspondants (par email, QR code, publication sur son site)
- Il garde soigneusement sa clé privée sur son appareil
- Quand quelqu'un veut lui envoyer un message chiffré, il utilise sa clé publique
- Seul l'utilisateur, avec sa clé privée, peut déchiffrer le message
Ce mécanisme permet de résoudre le problème historique de la distribution des clés : deux personnes qui ne se sont jamais rencontrées peuvent établir une communication sécurisée sans avoir à échanger préalablement un secret.
L'application dans le chiffrement de bout en bout
Les messageries chiffrées comme WhatsApp, Signal, iMessage utilisent également du chiffrement asymétrique dans leurs protocoles.
Le principe est similaire à celui de PGP, mais l'échange de clés se fait automatiquement en arrière-plan, sans intervention de l'utilisateur. C'est ce qui rend le chiffrement de bout en bout accessible sans qu'il soit nécessaire de comprendre les concepts techniques.
Le chiffrement de bout en bout intègre également des mécanismes complémentaires (Perfect Forward Secrecy notamment) qui renforcent la sécurité face à certaines attaques.
La menace quantique
Une évolution technologique majeure pourrait menacer le chiffrement asymétrique à long terme : les ordinateurs quantiques.
Un ordinateur quantique suffisamment puissant pourrait, en théorie, casser les algorithmes de chiffrement asymétrique actuels (RSA, ECC) en quelques heures grâce à l'algorithme de Shor.
Cette menace est cependant lointaine. Les ordinateurs quantiques actuels sont très éloignés du niveau de puissance requis. Les experts estiment que des ordinateurs quantiques réellement menaçants n'apparaîtront pas avant au moins 15 à 20 ans, si tant est qu'ils apparaissent.
En anticipation de cette menace, des algorithmes de chiffrement post-quantiques sont en cours de développement et de standardisation. Ces algorithmes reposent sur des problèmes mathématiques différents, résistants aux attaques quantiques. Ils commencent à être intégrés dans les outils modernes de chiffrement, y compris certaines évolutions de PGP.